+فهرست مطالب :

مقدمه

کولن چیست؟

کاشف کولن کیست؟

مفهوم قانون کولن چیست؟

روشهای کولن سنجی

قانون فاراده

وسایل لازم برای کولن سنجی

انواع روش های کولن سنجی

اندازه گیری تحت پتانسیل ثابت

اندازه گیری تحت جریان ثابت

تیتراسیونهای کولن سنجی

مثال در مورد تیتراسیون کولن سنجی

تعیین عدد فاراده به روش الکترولیز

اندازه گیری عدد فاراده

تیتراسیون کولن سنجی خنثی شدن

محاسبه غلظت اسید

تیتراسیون کولن سنجی اکسایش کاهش

چرا محلول آبی رنگ شد؟

تعیین درجه خلوص اکسید آرسنیو به روش تیتراسیون کولن سنجی

تیتراسیون چگونه انجام می شود؟

تیتراسیون کولن سنجی اسید کلریدریک

تیتراسیون کولن سنجی هالیدها

نتیجه گیری

=========================================

مقدمه :

بار الکتریکی الکترون ها به قدری کوچک است که اگر بخواهیم از مقادیر آن در محاسبه جریان یک مدار استفاده کنیم، باید با ۱۰ها رقم اعشار سر و کار داشته باشیم و تنها با دانستن اینکه یکای کولن چیست، این مشکل حل می شود.

سیستم اندازه گیری استاندارد (SI) کولن را برای تعیین مقدار بار الکتریکی در تحلیل مسائل مرتبط با الکتریسیته قرار داده است.

در این مقاله با هم بررسی می کنیم مقدار این یکا چقدر است و قوانین و فرمول های مرتبط به آن را تعریف می کنیم.

کولن چیست؟

اگر مهندس برق هستید حتما پاسخ پرسش اساسی کولن چیست را می دانید.

دانستن مفهوم کولن و روابطی که کولن در آن دخیل است، در حل مسائل کوچک و بزرگ الکترونیکی به کمک شما می آید.

کولن (Coulomb) یکای بار الکتریکی در استاندارد بین المللی SI (International System of Unit) است.

این واحد را با علامت C نشان می دهند.

در استاندارد بین المللی، کولن برحسب آمپرثانیه بیان می شود؛
یعنی مطابق فرمول زیر، ۱ کولن باری است که جریان ۱ آمپر در زمان ۱ ثانیه انتقال می دهد:

۱C=1A×۱S

بار کولن را می توان با توجه به بار ذخیره شده روی خازن نیز تعریف کرد.

در این تعریف ۱ کولن باری است که بر صفحات خازن با ظرفیت ۱ فاراد و در ولتاژ ۱ ولت ذخیره می شود.

اما بار کولن را با توجه به قانون کولن که در بخش های بعدی به آن می پردازیم نیز می توان تعریف کرد.

با این تعریف ۱ کولن باری است که بار مشابه خود از نظر اندازه و علامت را با نیروی ۱۰^۹×۹ دفع می کند (در صورتی که بارها با فاصله ای معادل ۱ متر در خلأ قرار داشته باشند)

کاشف کولن کیست؟

کولن توسط شارل آگوستن دو کولن، دانشمند فرانسوی و در سال ۱۷۸۵ به دنیای برق معرفی شد.

بسیاری از توصیف های فیزیکی مدرن نیروهای الکتریکی از آزمایش های دقیق انجام شده توسط این دانشمند سرچشمه می گیرند.

به احترام او یکای بار الکتریکی کولن نامیده شد و
علامت C نیز از اول کلمه انگلیسی کولن (Coulomb) برای این واحد انتخاب شد.

او یک رابطه ریاضی بین دو جسمی که بار الکتریکی دارند تعریف کرد.

همچنین برای نیرویی که باعث جاذبه یا دافعه می شود،
قانونی منتشر کرد که امروزه آن را به نام قانون کولن می شناسیم.

مفهوم قانون کولن چیست؟

طبق قانون کولن، دو ذره باردار به هم نیرو وارد می کنند.

این نیرو با بار این دو ذره رابطه دارد.

در نتیجه دو ذره همنام یکدیگر را دفع و دو ذره ناهمنام یکدیگر را جذب می کنند.

نیروی جاذبه یا دافعه بین دو ذره باردار با حاصل ضرب بارهای آن ها نسبت مستقیم و با مجذور فاصله آن ها نسبت عکس دارد.

فرمول قانون کولن چیست؟

نمادها در فرمول بالا عبارت اند از:

• q₁ و q₂ بار الکتریکی و برحسب کولن
• r فاصله بین دو بار الکتریکی
• k ثابت کولن (تقریبا برابر (n.m²/c²) 9×۱۰^۹)
• F نیروی الکتریکی بین دو بار

روشهای کولن سنجی

در کولن سنجی از روی مقدار الکتریسیته عبور کرده از یک محلول؛ مقدار تغییر شیمیایی صورت گرفته را تعیین می کند.

مبنای محاسبات کولن سنجی قانون فاراده است.

• قانون فاراده

هرگاه یک فاراده الکتریسیته از یک محلول بگذرد،

یک هم ارز گرم از ماده اکسید یا احیا می شود.

یک فاراده بار یک مول الکترون است.

F=1.6 ×۱۰^-۱۹ × ۶٫۰۲ ×  ۱۰^۲۳ =   ۹۶۵۰۰   Coulon

• وسایل لازم برای کولن سنجی ؛

الکترودهای فلزی ،یا بی اثر مثل Pt و گرافیت

منبع جریان برق مستقیم.

آمپرسنج،

ولت متر،

رئوستا.

• انواع روش های کولن سنجی:

الف)-  اندازه گیری تحت پتانسیل ثابت

ب)-  اندازه گیری تحت جریان

روش ب متداولتر است.

اگر I تغییر کند Q از رابطه                 بدست می آید.

• اندازه گیری تحت پتانسیل ثابت:

اکسایش- کاهش آنالیت بدون وجود مزاحم انجام می شود.

در ابتدا شدت جریان بدلیل بالا بودن غلظت آنالیت زیاد است وبه مرور کم می شود باید انتگرال گیری کرد.

• اندازه گیری تحت جریان ثابت

الکترولیز تا زمانی ادامه می یابد که یک معرف کامل شدن واکنش را نشان می دهد.

مقدار الکتریسیته عبوری (Q = i t) با اندازه گیری i  و t  بدست می آید.

• تیتراسیونهای کولن سنجی

در این نوع تیتراسیون، تیترانت در اثر یک واکنش الکترودی در داخل محلول تولید می شود.

الکترولیز تا زمانی انجام می شود که آنالیت تمام شود.

تمام شدن آنالیت از واکنش تیترانت با معرف مناسب وتغییر رنگ ایجاد شده مشخص می شود.

تعداد فاراده های الکتریسیته عبور کرده برابر مقدار هم ارز گرمهای آنالیت است.